DE10102593A1

DE10102593A1 - Verschlussvorrichtung

Info

Publication number: DE10102593A1
Application number: DE10102593A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Zutt; Thomas Schuster; Marcus Forche; Christoph Voss; Frank Holl; Andreas Richter
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2001-01-20
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2021-01-21
Also published as: DE50107148D1; DE10102593B4

Abstract

Die Erfindung betifft eine Verschlussvorrichtung, insbesondere zum Verschließen von druckmittelführenden Kanälen in einem Ventilaufnahmekörper, bestehend aus einem rotationssymmetrischen Verschlusskörper (3), der in einer Aufnahmebohrung (2) eines Gehäuses (11) verstemmt ist. Die Verstemmstelle ist als Verstemmkegel (1) ausgeführt, so dass die Aufnahmebohrung (2) in Richtung des Verschlusskörpers (3) eine trichterförmige Verengung bildet, die den Umfang des Verschlusskörpers (3) im Bereich eines Bunds (4) überdeckt, wobei sich an den Verstemmkegel (1) eine gegenüber einer ersten Gehäusestufe (5) erweiterte zweite Gehäusestufe (6) anschließt, die durch die plastische Verformung des Gehäusematerials zur trichterförmigen Verengung der Aufnahmebohrung (2) gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verschlussvorrichtung, insbeson dere zum Verschließen von druckmittelführenden Kanälen in einem Ventilaufnahmekörper, nach dem Oberbegriff des An spruchs 1. Die Erfindung befasst sich darüber hinaus mit ei nem Verfahren zur Befestigung eines Verschlusskörpers in ei nem Gehäuse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.

Aus der DE 42 21 988 A1 ist bereits eine Verschlussvorrich tung bekannt geworden, die aus einem in die Aufnahmebohrung eines Ventilträgers eingepressten Ventilgehäuse besteht. Das Ventilgehäuse übernimmt hierbei die Funktion eines Verstemm stempels, so dass es entsprechend massiv und hinsichtlich seiner Oberflächenkontur äußerst präzise hergestellt werden muss, um einerseits die auf den Ventilträger wirksame hohe Einpresskraft zu übertragen und andererseits die gewünschte Dichtheit nach Beendigung der Verstemmoperation in der Auf nahmebohrung sicherzustellen.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verschlussvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass vorgenannte Nachteile vermieden werden, um mittels einer vergleichsweisen einfachen und dennoch si cheren, flüssigkeitsdichten Verstemmoperation einen mög lichst einfach aufgebauten Verschlusskörper in der Aufnahme bohrung eines Gehäuses befestigen zu können.

Diese Aufgabe wird für eine Verschlussvorrichtung der ein gangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren gemäß dem Patent anspruch 8 gelöst.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen im folgenden aus der Beschreibung eines Aus führungsbeispieles anhand mehrerer Zeichnungen hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Verschlussvorrichtung mit einem in einem Ge häuse verstemmten, topfförmigen Verschlusskörper,

Fig. 2a-2d Einzelheiten zum Verstemmprozess des Verschlußkör pers mittels eines geeigneten Verstemmstempels in einer Aufnahmebohrung.

Die Fig. 1 zeigt in vergrößertem Maßstab im Längsschnitt ei ne Verschlussvorrichtung zum Verschließen von druckmittel führenden Kanälen in einem Ventilaufnahmekörper, bestehend aus einem rotationssymmetrischen Verschlusskörper 3, der in einer Aufnahmebohrung eines blockförmigen Gehäuses 11 befe stigt ist. Der Umfang des Verschlusskörpers 3 weist einen Bund 4 auf, der an einer ersten Gehäusestufe 5 in der Auf nahmebohrung 2 anliegt. Das gegenüber dem Verschlusskörper 3 weichere Material des Gehäuses 11 ist in Richtung des Bunds 4 zu einer Verstemmung verdrängt, die den Verschlusskörper 3 im Gehäuse 11 flüssigkeitsdicht sowie unlösbar fixiert. Er findungsgemäß ist vorgesehen, dass die Verstemmung als Ver stemmkegel 1 ausgeführt ist, so dass die Aufnahmebohrung 2 in Richtung des Verschlusskörpers 3 eine trichterförmige Verengung aufweist, um den Umfang des Verschlusskörpers 3 im Bereich des Bunds 4 möglichst großflächig und zugleich hin sichtlich seiner mechanischen Spannung gut beherrschbar zu überdecken. Dem Verstemmkegel 1 schließt sich oberhalb des Verstemmkegels 1 eine gegenüber der ersten Gehäusestufe 5 erweiterte zweite Gehäusestufe 6 an, die durch die plasti sche Verformung des Gehäusematerials zur trichterförmigen Verengung der Aufnahmebohrung 2 gebildet ist. Die zweite Ge häusestufe 6 ist von einer dritten Gehäusestufe 7 begrenzt, deren quer zur Achse der Aufnahmebohrung 2 verlaufende Stirnfläche einen Endanschlag 8 für einen Verstemmstempel 9 bildet. Der Verschlusskörper 3 liegt zur Aufnahme der Ver stemmkraft an einer quer zur Bohrungsachse verlaufenden Re aktionsfläche 12 der ersten Gehäusestufe 5 an. Die Reakti onsfläche 12 ist vor dem Verstemmprozess in Richtung der Bohrungsachse um vorzugsweise 10 Grad geneigt. Dies hat den Vorteil, dass die Eloxalschicht des aus einer Leichtmetall legierung bestehenden Gehäuses 11 geknackt werden kann, wo bei trotz Flitterbildung des Eloxals eine saubere Dichtkante entsteht. Der rotationssymmetrische Verschlusskörper 3 ist zur Aufnahme von Bauteilen eines elektromagnetischen Venti lantriebs als Ventilhülse konzipiert, die am Umfang mit quer und am Boden mit längs verlaufenden Ventileinlass- und Ven tilauslassöffnungen 10 versehen ist, die vorzugsweise durch Stanzen oder Prägen hergestellt sind. Der Verschlusskörper 3 lässt sich vorteilhaft aufgrund der gewählten erfindungsge mäßen Befestigung durch Tiefziehen von Dünnblech kostengün stig herstellen. Der zwischen dem Verschlusskörper 3 und dem Gehäuse 11 eingestemmte Bund 4 umgibt einen rechtwinklig zur Bohrungsachse abgekröpften Hülsenendabschnitt, so dass eine relativ einfache, kostengünstige Herstellung und Befestigung des Verschlusskörpers 3 im Gehäuse 11 gegeben ist.

Nachfolgend werden anhand den Fig. 2a bis 2d die einzel nen Schritte des Verstemmverfahrens beschrieben.

Die Fig. 2a zeigt hierzu einen in der gestuften Aufnahmeboh rung 2 eingesetzten topfförmigen Verschlusskörper 3, dessen mit einer Einlassöffnung 10 im Topfboden versehene Hülsenab schnitt an einem Absatz einen O-Ring 13 aufnimmt, der zwi schen einer Bohrungsstufe des Gehäuses 11 und dem Absatz des Verschlusskörpers 3 angeordnet ist. Der hiervon entfernt ge legene, rechtwinklig zur Bohrungsachse nach außen abgekröpf te Bund 4 stützt sich mit seinem Rand zunächst oberhalb der kegelförmig geneigten Reaktionsfläche 12 an dem im späteren Verstemmprozess in Richtung des Verstemmkegels 1 verformten Wandabschnitt des Gehäuses 11 ab. Folglich ist der Ver schlusskörper 3 bereits nach dem automatengerechten Einset zen in der Aufnahmebohrung 2 leicht zu zentrieren. Oberhalb der Aufnahmebohrung 2 befindet sich bereits der vom Werk zeugautomaten zugeführte Verstemmstempel 9, der sich auf grund seiner Geometrie selbsttätig zur Aufnahmebohrung 2 zentriert.

Entsprechend dem Ausführungsbeispiel weist der Verstemmstem pel 9 zunächst bei der Zuführung durch den Werkzeugautomaten einen Achsenversatz von beispielhaften 0,25 mm gegenüber der Bohrungsachse auf. Dieser Ausrichtungsfehler wird gemäß der Fig. 2b durch den einseitigen Kontakt des Kegelabschnitts 14 an der dritten Gehäusestufe 7 beim Absenken des Verstemm stempels 9 selbsttätig ausgeglichen, so dass der Kegelab schnitt 14 für den weiteren Fertigungsprozess von besonderer Bedeutung ist.

Die Fig. 2c zeigt diesbezüglich bereits die zentrische Aus richtung des Verstemmstempels 9 an der dritten Gehäusestufe 7. Eine schwimmende bzw. radiale Verlagerbarkeit des Ver stemmstempels 9 in einer geeigneten Werkzeugzuführung wird folglich vorausgesetzt. Durch die über den Kegelabschnitt 14 auf die Kante der dritten Gehäusestufe 7 aufgebrachte Ver stemmkraft beginnt zunächst die plastische Verformung des Gehäusematerials in Richtung des zwischen dem Kegelabschnitt 14 und dem vertikalen Wandabschnitt des Gehäuses 11 gelege nen Freiraums 15 nur geringfügig, bis die sich an den Ke gelabschnitt 14 anschließende Stempelstufe 16 an der Stirn fläche des Endanschlags 8 anlegt. Danach dringt unter konti nuierlicher Wirkung der Einpresskraft die Stempelstufe 16 entsprechend ihrem Tiefenmaß in die Stirnfläche des Endan schlags 8 vertikal ein, wobei das von ihr in Richtung des Verstemmkegels 1 verdrängte Gehäusevolumen wenigstens dop pelt so groß ist, wie das Aufnahmevolumen des Freiraums 15. Hierdurch wird erreicht, dass nicht nur Werkstoffvolumen des Gehäuses 11 in den Freiraum 15 in Form eines Gehäusevor sprungs auf den Kegelabschnitt 14 verdrängt, sondern gleich zeitig in Richtung auf den Bund 4 des Verschlusskörpers 3 verdichtet wird. Es entsteht folglich eine im wesentlichen radiale Druckspannung in der Umformzone des Gehäuses 11 wäh rend der vertikalen Vorschubbewegung des Verstemmstempels 9. Bevor die Stempelstufe 16 ihre maximale Eintauchtiefe im Ge häuse 11 erreicht hat, drückt die Stempelstirnfläche 17 auf den Bund 4 des in der Aufnahmebohrung 2 eintauchenden Ver schlusskörpers 3, wobei sich der Bund 4 in die schräge Reak tionsfläche 12 der ersten Gehäusestufe 5 eingepresst. Dies hat den Vorteil, dass die Eloxalschicht des Leichtmetallge häuses 11 geknackt wird, so dass trotz Flitterbildung des Eloxals eine saubere Dichtkante am Bund 4 entsteht. Beim Eintauchen des Verschlusskörpers 3 in die Aufnahmebohrung 2 erhöht sich gleichzeitig die Einpresskraft auf den O-Ring 13, was die Dichtwirkung des O-Rings 13 begünstigt.

Die Fig. 2d zeigt die Endstellung des Verstemmstempels 9, in der sich die an der Stempelstufe 16 anschließende Anschlag fläche 18 auf dem Endanschlag 8 der Aufnahmebohrung 2 ab stützt, so dass ein weiteres Absinken des Verschlusskörpers 3 in die Aufnahmebohrung 2 verhindert wird. Sobald der Ver stemmstempel 9 aus der Aufnahmebohrung 2 zurückgezogen wird, kann der durch den Verstemmvorgang verdichtete Werkstoff des Gehäuses 11 gewissermaßen zurückfedern, da die radial wir kende Kraftkomponente des Vetstemmstempels 9 aufgehoben ist. Hierdurch wirkt eine radial nach innen gerichtete Reaktions kraft auf den Bund 4 des Verschlusskörpers 3 ein, die die Abdichtung des Verschlusskörpers 3 im Bereich der Verstemm stelle begünstigt.

Aus der Fig. 2d wird ferner deutlich, dass erst durch die Verdrängerwirkung der Stempelstufe 16 die aus der Fig. 1 be reits bekannte zweite Gehäusestufe 6 entsteht, so dass sich die Vorbereitung der Aufnahmebohrung 2 ausschließlich auf die einfache Herstellung der ersten und dritten Gehäusestufe 5, 7 beschränkt.

Losgelöst von der bisher beschriebenen Verstemmoperation, lässt sich aus technischer Sicht der Verschlusskörper 3 in einem automatengerechten Fertigungsablauf innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde in einem einzigen Arbeitsgang im Gehäuse 11 druckmitteldicht befestigen.

Bezugszeichenliste

1

Verstemmkegel

2

Aufnahmebohrung

3

Verschlusskörper

4

Bund

5

Erste Gehäusestufe

6

Zweite Gehäusestufe

7

Dritte Gehäusestufe

8

Endanschlag

9

Verstemmstempel

10

Einlass- und Auslassöffnung

11

Gehäuse

12

Reaktionsfläche

13

O-Ring

14

Kegelabschnitt

15

Freiraum

16

Stempelstufe

17

Stempelstirnfläche

18

Anschlagfläche

Claims

1. Verschlussvorrichtung, insbesondere zum Verschließen von druckmittelführenden Kanälen in einem Ventilaufnah mekörper, bestehend aus einem rotationssymmetrischen Verschlusskörper, der in einer Aufnahmebohrung eines Gehäuses befestigt ist, mit einer am Umfang des Ver schlusskörpers vorgesehenen Verstemmstelle, die den Verschlusskörper im Gehäuse unlösbar fixiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstemmstelle als Verstemmke gel (1) ausgeführt ist, so dass die Aufnahmebohrung (2) in Richtung des Verschlusskörpers (3) eine trichterför mige Verengung bildet; die den Umfang des Verschluss körpers (3) im Bereich eines Bunds (4) überdeckt, und dass sich dem Verstemmkegel (1) eine gegenüber einer ersten Gehäusestufe (5) erweiterte zweite Gehäusestufe (6) anschließt, die durch die plastische Verformung des Gehäusematerials zur trichterförmigen Verengung der Aufnahmebohrung (2) gebildet ist.

2. Verschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die zweite Gehäusestufe (6) von einer dritten Gehäusestufe (7) begrenzt ist, deren quer zur Achse der Aufnahmebohrung (2) verlaufende Stirnfläche einen Endanschlag (8) für einen Verstemmstempel (9) bildet.

3. Verschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der Verschlusskörper (3) zur Aufnahme der Verstemmkraft an einer quer zur Bohrungsachse ver laufenden Reaktionsfläche (12) der ersten Gehäusestufe (5) anliegt.

4. Verschlussvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Reaktionsfläche (12) in Richtung der Bohrungsachse zwischen 5 bis 15 Grad geneigt ist.

5. Verschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss körper (3) als Ventilhülse zur Aufnahme von Bauteilen eines elektromagnetischen Ventiltriebs ausgebildet ist, der mit quer und längs verlaufenden Einlass- und Aus lassöffnungen (10) versehen ist, die vorzugsweise durch Stanzen oder Prägen hergestellt sind.

6. Verschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss körper (3) durch Tiefziehen von Dünnblech hergestellt ist.

7. Verschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die zwischen dem Verschlusskörper (3) und dem Gehäuse (11) gelegene Dichtfläche durch plasti sche Verformung des Gehäusematerials den rechtwinklig zur Bohrungsachse abgekröpften Bund (4) des Verschluss körpers (3) umgibt.

8. Verfahren zur Befestigung eines Verschlusskörpers in einem Gehäuse, bestehend aus einem rotationssymmetri schen Verschlusskörper, der in einer Aufnahmebohrung eines Gehäuses eingesetzt wird, mit einem am Umfang des Verschlusskörpers vorgesehenen Bund, der an einer er sten Gehäusestufe der Aufnahmebohrung anliegt, gekenn zeichnet durch nachfolgende Verfahrensschritte:
Zentrieren eines Verstemmstempels (9) an einer entfernt zur ersten Gehäusestufe (5) gelegenen dritten Gehäuse stufe (7) am Aufnahmekörper (2),
Verdrängen des Gehäusematerials der dritten Gehäusestu fe (7) in Richtung auf einen am Umfang des Verschluss körpers (3) vorgesehene Bund (4),
Verdrängen des Gehäusematerials im Bereich der Aufnah mebohrung (2)zu einer zweiten Gehäusestufe (6) mittels einer Stempelstufe (16),
Anlegen des Verstemmstempels (9) an einem Endanschlag (8) des Gehäuses (11) zur Beendigung der Vorschubbewe gung des Verstemmstempels (9) in Richtung des Ver schlusskörpers (3).

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung des Verschlusskörpers (3) im Gehäuse (11) mittels des Verstemmstempels (9) in einem einzigen Arbeitsgang erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstemmstempel (9) selbstzentrierend ausgeführt ist.